بهینه سازی ریزساختار فولاد DIN ۱.۶۵۸۰ در کاربردهای استحکام بالا با عملیات حرارتی و پیرسازی مصنوعی

در این پژوهش از یک میلگرد فولادی با استحکام نهایی ۸۳۷MPa و سختی ۲۲HRC که به روش هاترولد تولید شده است استفاده گردید. عملیات حرارتی اولیه در دمای ۸۴۰°C مطابق با نمودار TTT مربوط به این گرید از فولاد جهت آستنیته کردن انجام شد و پس از نگهداری به مدت ۱ ساعت در این دما ساختار آستنیتی یکنواخت حاصل شده و جهت تشکیل ساختار بینیتی مطابق نمودار CCT در حمام نمک مذاب با دمای ۲۲۰°C سریعا کوئنچ شد و سپس جهت دستیابی به ساختار یکنواخت و عاری از تنش در دمای ۵۴۰°C عملیات تمپر و یا برگشت انجام گردید. هدف از انجام این سیکل دستیابی به ریزساختار غالب بینیتی و دانه بندی یکنواخت با عدد اندازه دانه ۶ یا بیشتر جهت کاربرد در سرویس استحکام بالا با تافنس و چقرمگی شکست مناسب می باشد. به همین منظور بررسی های مکانیکی با یک مرحله برگشت، استحکام نهایی ۱۹۲۸MPa و تافنس شکست ۸ درصد و سختی ۵۲HRC را نشان می دهد. این میزان از افزایش استحکام بسبب انحلال و نفوذ اتم های بین نشین نیتروژن و کربن و در نتیجه قفل شدن نابجایی ها در حضور عنصر نیتروژن با حلالیتی بیش از حد مجاز و ساختار مارتنزیتی ناپایدار می باشد. لذا جهت افزایش تافنس و چقرمگی شکست یک مرتبه نیز تمپر در دمای ۵۳۰°C و به مدت ۱ ساعت انجام شد که با بررسی نتایج حاصل از تست های مکانیکی و سختی سنجی، استحکام نهایی به ۱۴۵۲MPa و الانگیشن ۱۱ درصد تقلیل یافت. نقطه حائز اهمیت در این فولاد پدیده پیرسختی می باشد که با انجام یک مرتبه سیکل عملیات حرارتی تمپر، این پدیده در پروسه زمانی محدودی به صورت طبیعی اتفاق افتاده، سختی و استحکام نهایی فولاد را افزایش می دهد. لذا جهت جلوگیری از عواقب ناخوشایند این پدیده در محیط سرویس در سیکل دوم عملیات حرارتی تمپر به صورت مصنوعی پدیده پیرسختی اتفاق افتاده و از شکست های ترد در محیط های سرویس ممانعت بعمل می آید.

کلیدواژه ها:

DIN ۱.۶۵۸۰ ، فولاد VCN۲۰۰ ، ۳۰CrNiMo۸ ، عملیات حرارتی ، پیرسازی مصنوعی